厚填土富水地区水工建筑物深基坑稳定性研究.docx

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厚填土富水地区水工建筑物深基坑稳定性研究

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摘要:菏泽市赵王河上游生态公园引水橡胶坝泵室基坑支护工程,开挖深度大,填土厚度大,地下水位高,且临近河道,基坑周边环境条件复杂,对基坑稳定性控制要求非常严格。通过分析基坑支护形式,针对不同部位采取不同的支护方案,且支护后基坑各区段的安全系数均大于1.3,能够保障基坑的稳定。

关键词:深基坑;厚填土;稳定性;安全系数

依托工程为菏泽市赵王河上游生态公园引水橡胶坝泵室基坑支护工程。拟建橡胶坝泵室基坑呈矩形,南北长约12.70m,东西长约8.40m。现地表标高为52.60m,拟建泵室基底标高为43.20m,基坑开挖深度约为9.40m。

基坑东侧基础外墙距离国道220约3.24m,且有重型车辆经过;西侧距离河道约19.10m,河道水位标高46.60m,高出基坑底3.40m;南侧、北侧场地较开阔。与基坑相关土层主要为填土、砂壤土和黏性土,其中填土厚度超过5.00m。因而,基坑周边环境条件复杂,地质条件差,对基坑稳定性要求控制严格[1-5]。

1工程地质

1.1工程地质条件

橡胶坝泵室所处地貌单元为黄泛冲积平原。钻探深度内,揭露的地层自上而下分为10层,主要土层分布特征见表1。

表1土层分布特征

1.2水文地质条件

场地地下水属第四纪孔隙潜水,含水层多由砂壤土、粉砂组成,地下水的主要补给来源为大气降水,其次为黄河侧渗补给,排泄途径以地下径流和蒸发为主,汛期河水补给地下水,干旱期地下水补给河水,地下水位随季节变化而变化,年变幅约1.00~2.00m。勘探期间水位埋藏深度为2.50~7.30m,平均埋深4.63m,钻孔内稳定水位标高为45.5~46.6m,平均标高为46.21m。

2基坑稳定性控制对策及方案优化

综合分析本基坑特点、场地工程地质和水文地质条件以及基坑周边环境条件,参照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)划定本基坑工程重要性等级为二级[1]。

2.1方案优选

目前基坑开挖支护形式主要有:放坡网喷、悬臂排桩、桩锚支护、水泥土挡墙、钢板桩+内支撑、锚杆+喷射混凝土(或土钉墙)及上述几种方式的组合[1]。

(1)放坡网喷支护。适用于存在放坡空间、开挖深度浅、对周边环境变形要求相对不严格地段,该支护形式特点施工速度快,造价低。

(2)排桩支护。适用于无放坡空间,开挖深度大,对周边环境变形要求严格的地段,该支护形式特点施工速度慢,造价较高,对于深大基坑,多和锚杆+喷射混凝土支护形式组合使用,起到好的支护效果。

(3)水泥土挡墙支护。适用于放坡空间狭小、开挖深度相对较浅的地段,该支护形式特点施工速度慢,造价低。

(4)钢板桩支护。适用于无放坡空间的场地,该支护形式特点施工速度快,租赁费用高,由于其抗弯强度低,需多和内支撑组合使用,对于要求结构完整的地下建筑物,内支撑的存在增加施工的难度。

在选择本基坑支护方案时应充分考虑以下影响因素:

(1)东侧基坑开挖线离道路3.24m,无放坡空间,施工工作面狭小。

(2)填土厚度大,支护结构需确保基坑的整体稳定性[2-3]。

(3)河水高于基坑坑底,需考虑河水对基坑的稳定性影响及降水对周边环境的影响。

(4)考虑施工工期、工程造价等因素。

以保证基坑安全为前提,综合经济、技术比较,最终确定橡胶坝泵室的基坑方案为靠近国道处采用桩锚支护形式,锚杆要穿过填土层;考虑到基坑西侧为堤岸,实施时可首先开挖至堤基标高45.70m处,则西侧段基坑深度降为2.50m,可选择放坡网喷支护形式;其余段可采用土钉墙支护形式。由于地下水位较高及河水对基坑稳定性影响较大,采取沿基坑周边设置双排水泥土搅拌桩止水帷幕措施,与支护形式组合使用。

部分地段采用桩锚支护+水泥土搅拌桩帷幕复合支护形式。

2.2支护方案实施

所确定的该深基坑支护方案的具体实施方法如图1所示,AB段采用桩锚支护形式,BC、DA段采用土钉墙支护形式,CD段建议开挖至标高45.7m,采用放坡网喷支护形式,沿基坑周边设置双排水泥土搅拌桩止水帷幕,搭接200mm。

图1基坑支护平面布置图

2.2.1AB段

支护形式:“桩锚支护+水泥土搅拌桩止水帷幕”联合支护,锚杆设计三排,支护参数见表2。

表2锚杆支护参数

2.2.2BC、AD段

支护形式:“土钉墙支护+水泥土搅拌桩止水帷幕”联合支护。设计五排,排距1.50m,间距上三排1.50m,下两排1.00m。填土层放坡坡比为1:1,其余土层放坡坡比1:0.8。

土钉:成孔直径130mm,倾角20°,梅花型布置,杆体材料HRB400ф20,长度12m。沿土钉全长设置对中定位支架,土钉钢筋保护层厚度不小于20mm;土钉不易成孔时,采用钢管土钉代替;钢管倾角20°,梅花型布置,钢管外径不小于48mm,壁厚不小于3mm,注浆孔对称布置,设置在末端L/2~2

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